丝绸之路沿线自然环境与城镇之间有着内在的高度关联性，自然环境促成了城镇的产生、发展，也导致了城镇的衰亡。丝绸之路沿线早期城镇形成多出现在地域自然环境较好的河谷地区，用城市生态位的观点就是选择适合其发展的生态网络节点，创建适合其发展的生态位，如平坦的地段、充足的水源、丰饶的食物来源、较低的自然灾害损坏率等。
　　1．不同生态单元和地貌单元决定着城镇产生发展的空间
　　丝绸之路沿线的城镇布局受到的第一位制约因素是地域地理区位及其地貌形态。平坦广阔的关中平原和河西绿洲、塔里木盆地南北塬山前冲积平原地区，因植被密集，水土保持较好，往往是城镇建设密集区。尤其是黄河及其众多支流流域沿岸，生态条件稳定，定居人口较多，农耕文明发达，区域供养能力相对较高，成为城镇产生和发展的雄厚基础，城镇发展传承的历史阶段长，具有较高的承递性，因而容易成长壮大，扩展成为大城市。而相应的河西和西域河流沿岸绿洲地带，虽然同样具有较平坦的地势，但是高山融水带来的地表径流具有较高的不稳定性，区域生产能力不稳定，城镇的最初位置都在河流下游冲积扇平原地区，但因水源和绿洲具有较高的游移性，人口分布和发展中具有非常高的不稳定性和非持续性，随绿洲呈现出较为明显的溯源移动和移位，所以城镇数量和位置变化较大，城镇规模都较小。而在高寒荒漠、沙漠、黄土梁峁地区，因植被覆盖度较低，水土组合条件较差，即使青藏高原部分地区水系发达，但由于地势较高，气候寒冷多变，植物种群稀少，生活环境艰苦，城镇发展非常缓慢。只有因政治、军事需要才会在这些地点出现城镇建设和据点，所以城镇分布稀疏，自发产生的城镇数量很少。而且因政治、军事原因建立在地貌条件苛刻的地区的城镇，往往会随着政治寿命终结而毁于战火或者废弃。所以，城镇发展所依赖的区域供养能力和区域支撑容量是制约城镇建置发展的首要因素，它决定着城镇建设的稳定性和规模。
　　2．支撑丝绸之路沿线历史城镇微观区位的要因是水文条件
　　从地域自然条件对城镇发展的影响来看，丝绸之路沿线城镇的兴盛衰亡不是自然诱因下的随机发展，而是受沿线水系布局的变迁而变迁。尽管沿线不同的生态单元城镇发展的规模和数量存在明显的区别，但是只要有丰富的水源条件，人类就能在此繁衍生息。古代人类活动在自然面前还处于相对弱势，人类对于很多的自然灾害、建设困难都难于克服，城镇的选址注重的是地势、水文条件较好的地区，其基本格局为“负阴抱阳，背山面水”。城镇建设中也提出龙脉审辨之法“以水源为定”。尤其在干旱、半干旱地区，蒸发量大，降水少，人类经济活动的最大的限制因素就是水资源的丰度与分布，所以城镇建设与发展中起决定作用的生态位是水。从汉到唐，丝绸之路沿线城镇基本上都建在河流两边，且多位于河流的中下游地段，或是在最宜人居的古绿洲上，因为这些地带有足够的水源提供生活生产用水，满足人类繁衍生息。如泾、渭河谷密集的城镇布局和河西走廊上武威、酒泉、张掖、敦煌及塔里木河下游的古楼兰，无一不是在流域下游水源丰富、地势平坦的河漫滩地建设的。所有被废弃的古城大多都是由于河流改道、水系干涸或断流所致。如河西走廊额济纳河下游的居延黑水城、塔里木河下游的楼兰、高昌、交河等，随着下游水资源枯竭而废弃。但这些并不能证明古人在丝绸之路沿线上最初选择的城镇的基础生态位就不好，只能说明基础生态位在历史的长河中发生了不利于继续发展的变化。
　　3．城镇区位选址多选临水的高地
　　早期的城镇主要是为了防御洪水和外敌侵入的需要，城镇大多分布在河谷或绿洲等自然条件好、地势险要易守难攻的峡口或地势较高的地段。如车师前国都城交河古城(也称雅尔城)，位于天山山嘴地区两河相交处30米高的黄土崖上，主要是为了防御外来入侵，位于今临夏县的西汉白石县城(东汉顺砾县城)，其城址就在今夏河县麻当遗址，古城遗址在白石川水(卡隆沟)入漓水处的西北岸，呈梯形沿着河谷与山地的峡口地势而筑，城的北、东、南三面紧临突崖，东城墙临濿水，西城横截山坡，城外筑有双重壕，城只有一门，在东墙偏北处，有瓮城相护。古城东南面的崖面上有厚达10多米的砾石层，砾石层之上为黄土层，古城就筑在如此数十米的高阶地上，多是体现出防御的功能。
　　随着城镇人口的不断增加，城镇对区域农业生产活动有了较高的需求，城镇逐渐从地势险要的山口、峡谷、台地逐渐迁移到河谷末端地热平坦的冲洪积扇平原地区，发展农牧业。如尼雅古城和楼兰古城，分别位于车尔臣河与塔里木河的下游末端冲洪积扇平原地区，就是为了获得更多的平坦的可耕地，而汉代武威县城，即今民勤县泉山镇西北约10千米的沙漠中连城古城址，位于汉代谷水尾闾西南绿洲平原(今石羊河的终端，也称猪野泽)，受谷水润泽，成为汉代发展灌溉农业和防御匈奴南下的主要区域。但随着城镇人口的不断增加，农耕规模逐步扩大，沿线上游城镇用水量越来越多，下游城镇因来水减少或河道干涸溯水而上，逐渐向着水源上游迁徙，位于河流末端的城镇逐渐被废弃。
　　4．城镇位置随着区域生态变化具有游移性
　　从丝路沿线城镇分布总体特征来看，早期的城镇为了防御外来入侵，沿着河谷与山地的峡口地势而筑。随着区域的发展和城镇人口的不断增加，城镇发展中对于人类赖以生存的农业生产活动有了较高的需求，城镇的位置开始搬迁，从地势险要的山口、峡谷、台地逐渐迁移到河谷末端地势平坦的冲洪积扇平原地区，发展农牧业。但是随着人口规模和城镇规模的不断扩大，城镇农耕规模逐步扩大，沿线上游城镇用水量越来越多，下游城镇溯水而上，逐渐向着水源上游迁徙，位于河流末端的旧城逐渐被废弃，城址因自然条件的变化而变迁。如历史上张掖古城三迁，楼兰古国从兴盛到弃废，均是由于自然条件变化的缘故。